JP7462383B2 - Cleaning method and plasma processing apparatus - Google Patents

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Description

本開示は、クリーニング処理方法及びプラズマ処理装置に関する。 This disclosure relates to a cleaning method and a plasma processing apparatus.

従来から、大流量のガスを処理容器内に供給し、圧力上昇による衝撃波を発生させ、その衝撃波により処理容器内に付着したパーティクルを剥離させ、剥離したパーティクルをガスの粘性力により排気することが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 It has been proposed to supply a large amount of gas into a processing vessel, generate shock waves due to the rise in pressure, and use the shock waves to detach particles adhering to the inside of the processing vessel, which are then exhausted by the viscous force of the gas (see, for example, Patent Document 1).

特開2005-243915号公報JP 2005-243915 A

しかしながら、上記の手法では、処理容器内のパーティクルが除去しきれない場合がある。例えば、載置台上の半導体ウエハ(以下、「ウエハ」という。)の周囲に配置されるエッジリングおよびその周辺にパーティクルが残存する場合がある。そうすると、パーティクルが載置台に載置されたウエハの最外周等に吸着し、ウエハの処理に影響を与えることで歩留まりを低下させ、生産性を悪くする。また、載置台周辺以外であっても処理容器内に配置された部品からパーティクルが発生するとウエハの処理に影響を与える。 However, the above method may not be able to completely remove particles from within the processing vessel. For example, particles may remain on the edge ring that is placed around the semiconductor wafer (hereafter referred to as "wafer") on the mounting table and its surroundings. When this happens, the particles are attracted to the outermost periphery of the wafer placed on the mounting table, affecting the processing of the wafer and lowering the yield and productivity. Furthermore, even if particles are generated from parts placed in the processing vessel other than around the mounting table, they may affect the processing of the wafer.

本開示は、パーティクルを効率よく除去することができる技術を提供する。 This disclosure provides technology that can efficiently remove particles.

本開示の一の態様によれば、(a)処理容器内にクリーニングガスを供給する工程と、(b)処理容器内にて基板を載置する第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極とのいずれかにプラズマ生成用の高周波電力供給する工程と、(c)基板の周囲に設けられたエッジリングに負の電圧を印加する工程と、(d)前記クリーニングガスからプラズマを生成し、前記プラズマによりクリーニング処理を行う工程と、を有するクリーニング方法が提供される。

According to one aspect of the present disclosure, there is provided a cleaning method comprising the steps of: (a) supplying a cleaning gas into a processing vessel; (b) supplying high frequency power for generating plasma to either a first electrode on which a substrate is placed in the processing vessel or a second electrode opposed to the first electrode; (c) applying a negative voltage to an edge ring provided around the substrate; and (d) generating plasma from the cleaning gas and performing a cleaning process using the plasma.

一の側面によれば、パーティクルを効率よく除去することができる。 According to one aspect, particles can be removed efficiently.

一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus according to an embodiment; 一実施形態に係るクリーニング処理方法の一例を示すフローチャート。1 is a flowchart showing an example of a cleaning method according to an embodiment. 一実施形態に係るクリーニング処理方法の一例を示すタイムチャート。4 is a time chart showing an example of a cleaning method according to an embodiment. 一実施形態に係るクリーニングの作用を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining a cleaning action according to an embodiment. 一実施形態に係るクリーニングの効果を擬似的に実験した結果を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the results of a pseudo experiment on the cleaning effect according to the embodiment.

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Below, a description will be given of a mode for carrying out the present disclosure with reference to the drawings. In each drawing, the same components are given the same reference numerals, and duplicate descriptions may be omitted.

[プラズマ処理装置]
一実施形態に係るプラズマ処理装置1について、図1を用いて説明する。図1は、一実施形態に係るプラズマ処理装置1の一例を示す断面模式図である。
[Plasma Processing Apparatus]
A plasma processing apparatus 1 according to an embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the plasma processing apparatus 1 according to an embodiment.

本実施形態にかかるプラズマ処理装置1は、容量結合型の平行平板のプラズマ処理装置であり、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる円筒状の処理容器10を有している。処理容器10は接地されている。 The plasma processing apparatus 1 according to this embodiment is a capacitively coupled parallel plate plasma processing apparatus, and has a cylindrical processing vessel 10 made of, for example, aluminum whose surface has been anodized. The processing vessel 10 is grounded.

処理容器10の底部には、セラミックス等からなる絶縁板12を介して支持台14が配置され、支持台14の上には、載置台16が設けられている。支持台14及び載置台16は、例えばアルミニウムから形成される。 A support table 14 is placed on the bottom of the processing vessel 10 via an insulating plate 12 made of ceramics or the like, and a mounting table 16 is provided on the support table 14. The support table 14 and the mounting table 16 are made of, for example, aluminum.

載置台16の上面には、基板の一例であるウエハWを静電気力で吸着保持する静電チャック20が設けられている。静電チャック20は、導電膜からなる電極20aを一対の絶縁層20bまたは絶縁シートで挟んだ構造を有する。静電チャック20の上には、ウエハWが載置される。電極20aには電源22が接続されている。ウエハWは、電源22から供給される直流電圧により生じたクーロン力等の静電気力により静電チャック20に吸着保持される。 An electrostatic chuck 20 is provided on the upper surface of the mounting table 16, which attracts and holds a wafer W, which is an example of a substrate, by electrostatic force. The electrostatic chuck 20 has a structure in which an electrode 20a made of a conductive film is sandwiched between a pair of insulating layers 20b or insulating sheets. The wafer W is placed on the electrostatic chuck 20. A power source 22 is connected to the electrode 20a. The wafer W is attracted and held on the electrostatic chuck 20 by electrostatic force such as Coulomb force generated by a DC voltage supplied from the power source 22.

ウエハWの周囲には、プラズマ処理の均一性向上のために、例えばシリコンからなる導電性のエッジリング24が配置される。エッジリング24の周囲には、載置台16及び支持台14の側面まで延在する、例えば石英からなる円筒状のカバーリング26が配置される。 A conductive edge ring 24 made of, for example, silicon is arranged around the wafer W to improve the uniformity of the plasma processing. A cylindrical cover ring 26 made of, for example, quartz is arranged around the edge ring 24 and extends to the sides of the mounting table 16 and the support table 14.

支持台14の内部には、例えば環状に冷媒室28が設けられている。冷媒室28には、配管30a,30bを介して、外部に設けられたチラーユニットから所定温度の熱交換媒体、例えば冷却水が供給され、循環する。これにより、熱交換媒体の温度によって載置台16上のウエハWの温度が制御される。また、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばHeガスがガス供給ライン32を介して静電チャック20の上面とウエハWの裏面との間に供給され、これによって載置台16とウエハWとの熱伝達を良くし、ウエハWの温度制御性を高めることができる。 A coolant chamber 28 is provided inside the support table 14, for example in a ring shape. A heat exchange medium, for example cooling water, at a predetermined temperature is supplied from an external chiller unit via pipes 30a and 30b to the coolant chamber 28, and circulates. This allows the temperature of the wafer W on the mounting table 16 to be controlled by the temperature of the heat exchange medium. In addition, a heat transfer gas, for example He gas, from a heat transfer gas supply mechanism is supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 20 and the rear surface of the wafer W via a gas supply line 32, which improves heat transfer between the mounting table 16 and the wafer W and enhances the temperature controllability of the wafer W.

プラズマ処理装置1は、第1の高周波電源48及び第2の高周波電源90を備えている。第1の高周波電源48は、第1の高周波電力(以下、「HFパワー」ともいう。)を発生する電源である。第1の高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。第1の高周波電力の周波数は、例えば27MHz~100MHzの範囲内の周波数である。第1の高周波電源48は、整合器46及び給電棒47を介して載置台16(下部電極)に接続されている。整合器46は、第1の高周波電源48の出力インピーダンスと負荷側(下部電極側)のインピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、第1の高周波電源48は、整合器46を介して、シャワーヘッド(上部電極)34に接続されていてもよい。第1の高周波電源48は、一例のプラズマ生成部を構成している。 The plasma processing apparatus 1 includes a first high-frequency power supply 48 and a second high-frequency power supply 90. The first high-frequency power supply 48 is a power supply that generates a first high-frequency power (hereinafter also referred to as "HF power"). The first high-frequency power has a frequency suitable for generating plasma. The frequency of the first high-frequency power is, for example, within a range of 27 MHz to 100 MHz. The first high-frequency power supply 48 is connected to the mounting table 16 (lower electrode) via a matching device 46 and a power feed rod 47. The matching device 46 has a circuit for matching the output impedance of the first high-frequency power supply 48 with the impedance of the load side (lower electrode side). The first high-frequency power supply 48 may be connected to the shower head (upper electrode) 34 via the matching device 46. The first high-frequency power supply 48 constitutes an example of a plasma generating unit.

第2の高周波電源90は、第2の高周波電力(以下、「LFパワー」ともいう。)を発生する電源である。第2の高周波電力は、第1の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。第1の高周波電力と共に第2の高周波電力が用いられる場合には、第2の高周波電力は基板Wにイオンを引き込むためのバイアス電圧用の高周波電力として用いられる。第2の高周波電力の周波数は、例えば400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数である。第2の高周波電源90は、整合器88及び給電棒89を介して載置台16(下部電極)に接続されている。整合器88は、第2の高周波電源90の出力インピーダンスと負荷側(下部電極側)のインピーダンスを整合させるための回路を有する。 The second high frequency power supply 90 is a power supply that generates a second high frequency power (hereinafter also referred to as "LF power"). The second high frequency power has a frequency lower than that of the first high frequency power. When the second high frequency power is used together with the first high frequency power, the second high frequency power is used as a high frequency power for a bias voltage for attracting ions to the substrate W. The frequency of the second high frequency power is, for example, within a range of 400 kHz to 13.56 MHz. The second high frequency power supply 90 is connected to the mounting table 16 (lower electrode) via a matching device 88 and a power feed rod 89. The matching device 88 has a circuit for matching the output impedance of the second high frequency power supply 90 with the impedance of the load side (lower electrode side).

なお、第1の高周波電力を用いずに、第2の高周波電力を用いて、即ち、単一の高周波電力のみを用いてプラズマを生成してもよい。この場合には、第2の高周波電力の周波数は、13.56MHzよりも大きな周波数、例えば40MHzであってもよい。プラズマ処理装置1は、第1の高周波電源48及び整合器46を備えなくてもよい。第2の高周波電源90は一例のプラズマ生成部を構成する。なお、載置台16は、静電チャック20を有しなくてもよい。 It is to be noted that the plasma may be generated using the second high frequency power, i.e., using only a single high frequency power, without using the first high frequency power. In this case, the frequency of the second high frequency power may be a frequency greater than 13.56 MHz, for example, 40 MHz. The plasma processing apparatus 1 may not include the first high frequency power supply 48 and the matching box 46. The second high frequency power supply 90 constitutes an example of a plasma generating section. It is to be noted that the mounting table 16 may not include the electrostatic chuck 20.

載置台16の上方には、載置台16と対向する位置にシャワーヘッド34が設けられている。シャワーヘッド34と載置台16の間はプラズマが生成されるプラズマ生成空間10Sとなっている。シャワーヘッド34は、下部電極として機能する載置台16に対して上部電極として機能する。 A shower head 34 is provided above the mounting table 16 at a position facing the mounting table 16. Between the shower head 34 and the mounting table 16 is a plasma generation space 10S in which plasma is generated. The shower head 34 functions as an upper electrode with respect to the mounting table 16 which functions as a lower electrode.

シャワーヘッド34は、絶縁性遮蔽部材42を介して、処理容器10の上部に支持されている。シャワーヘッド34は、多数のガス孔37を有する電極板36と、電極板36を着脱自在に支持し、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる電極支持体38とを有する。電極板36は、シリコンやSiCから形成される。電極支持体38の内部には、ガス拡散室40が設けられ、ガス拡散室40からは多数のガス管41が下方に延び、ガス管41の先端がガス孔37になっている。 The shower head 34 is supported on the upper part of the processing vessel 10 via an insulating shielding member 42. The shower head 34 has an electrode plate 36 having a large number of gas holes 37, and an electrode support 38 that detachably supports the electrode plate 36 and is made of a conductive material, for example, aluminum whose surface has been anodized. The electrode plate 36 is made of silicon or SiC. A gas diffusion chamber 40 is provided inside the electrode support 38, and a large number of gas pipes 41 extend downward from the gas diffusion chamber 40, with the tips of the gas pipes 41 being gas holes 37.

電極支持体38にはガス拡散室40へガスを導くガス導入口62が取り付けられており、このガス導入口62にはガス供給管64が接続されている。ガス供給管64には、上流側から順にガス供給部66、マスフローコントローラ(MFC)68及び開閉バルブ70が接続されている。ガスは、ガス供給部66から供給され、マスフローコントローラ68及び開閉バルブ70により流量及び供給タイミングを制御される。ガスは、ガス供給管64からガス導入口62を通ってガス拡散室40に至り、ガス管41を介してガス孔37からシャワー状にプラズマ生成空間10Sに導入される。 The electrode support 38 is fitted with a gas inlet 62 for introducing gas into the gas diffusion chamber 40, and a gas supply pipe 64 is connected to the gas inlet 62. A gas supply unit 66, a mass flow controller (MFC) 68, and an opening/closing valve 70 are connected to the gas supply pipe 64, in that order from the upstream side. Gas is supplied from the gas supply unit 66, and the flow rate and supply timing are controlled by the mass flow controller 68 and the opening/closing valve 70. The gas passes from the gas supply pipe 64 through the gas inlet 62 to the gas diffusion chamber 40, and is introduced into the plasma generation space 10S in a shower-like manner from the gas hole 37 via the gas pipe 41.

プラズマ処理装置1は、電源50及び電源94を備えている。電源50は、シャワーヘッド34に接続されている。電源50はプラズマ生成空間10Sにて生成されたプラズマ中の正イオンを電極板36に引き込むための電圧を、シャワーヘッド34に印加する。電源94は、載置台16に接続されている。電源94はプラズマ生成空間10Sにて生成されたプラズマ中の正イオンを載置台16に引き込むための電圧を、載置台16に印加する。電源50、94はバイポーラ電源であってもよい。 The plasma processing apparatus 1 includes a power supply 50 and a power supply 94. The power supply 50 is connected to the shower head 34. The power supply 50 applies a voltage to the shower head 34 to draw positive ions in the plasma generated in the plasma generation space 10S to the electrode plate 36. The power supply 94 is connected to the mounting table 16. The power supply 94 applies a voltage to the mounting table 16 to draw positive ions in the plasma generated in the plasma generation space 10S to the mounting table 16. The power supplies 50 and 94 may be bipolar power supplies.

処理容器10の底部には排気口78が形成され、排気管81を介して排気部80に接続されている。排気口78につながる排気路には、プラズマ生成空間10Sに生成されるプラズマを捕捉又は反射して排気部80への漏洩を防止する排気プレート77が設けられている。排気プレート77としては、アルミニウム材にイットリア(Y)等のセラミックスを被覆したものを用いることができる。 An exhaust port 78 is formed at the bottom of the processing vessel 10 and is connected to an exhaust unit 80 via an exhaust pipe 81. An exhaust path connected to the exhaust port 78 is provided with an exhaust plate 77 that captures or reflects the plasma generated in the plasma generation space 10S to prevent leakage to the exhaust unit 80. The exhaust plate 77 may be made of an aluminum material coated with ceramics such as yttria (Y 2 O 3 ).

排気部80は、Adaptive Pressure Control(APC:圧力制御)バルブ82、Turbo Molecular Pump(TMP:ターボ分子ポンプ)83及びドライポンプ84を有する。 The exhaust section 80 has an Adaptive Pressure Control (APC) valve 82, a Turbo Molecular Pump (TMP) 83, and a dry pump 84.

排気管81には、自動圧力制御バルブ82を介してターボ分子ポンプ83及びドライポンプ84が接続されている。ドライポンプ84にて処理容器10内を粗引きした後、ターボ分子ポンプ83にて処理容器10内を真空引きする。その際、自動圧力制御バルブ82の開度を調整することにより圧力を制御する。 A turbo molecular pump 83 and a dry pump 84 are connected to the exhaust pipe 81 via an automatic pressure control valve 82. After the dry pump 84 roughly evacuates the inside of the processing vessel 10, the turbo molecular pump 83 evacuates the inside of the processing vessel 10. At that time, the pressure is controlled by adjusting the opening of the automatic pressure control valve 82.

処理容器10の側壁にはウエハWの搬入出口85が設けられており、搬入出口85はゲートバルブ86により開閉可能になっている。かかる構成の処理装置において、エッチング等のプラズマ処理を行う際、まず、ゲートバルブ86を開状態とする。そして、搬入出口85を介して搬送アームに保持されたウエハWを処理容器10内に搬入し、リフターピンを用いて搬送アームからウエハWを受け取り、ウエハWを載置台16上に載置する。 A loading/unloading port 85 for the wafer W is provided on the side wall of the processing vessel 10, and the loading/unloading port 85 can be opened and closed by a gate valve 86. In a processing apparatus configured as described above, when performing a plasma process such as etching, the gate valve 86 is first opened. Then, the wafer W held by the transfer arm is loaded into the processing vessel 10 via the loading/unloading port 85, the wafer W is received from the transfer arm using a lifter pin, and the wafer W is placed on the mounting table 16.

ガス供給部66から処理ガスを供給し、ガス管41を介してガス孔37から処理容器10内へシャワー状に供給する。また、排気部80により処理容器10内を排気する。 Processing gas is supplied from the gas supply unit 66 and is supplied in a shower-like manner from the gas hole 37 through the gas pipe 41 into the processing vessel 10. In addition, the inside of the processing vessel 10 is evacuated by the exhaust unit 80.

プラズマ処理装置1には、装置全体の動作を制御する制御部200が設けられている。制御部200は、プロセッサ、メモリなどの記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部200は、プラズマ処理装置1の各部を制御する。制御部200では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置1を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部200では、表示装置により、プラズマ処理装置1の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、プロセス用制御プログラム、クリーニング用制御プログラム及びレシピデータが格納されている。 The plasma processing apparatus 1 is provided with a control unit 200 that controls the operation of the entire apparatus. The control unit 200 may be a computer equipped with a processor, a storage unit such as a memory, an input device, a display device, a signal input/output interface, etc. The control unit 200 controls each part of the plasma processing apparatus 1. In the control unit 200, an operator can use the input device to input commands to manage the plasma processing apparatus 1. In addition, the control unit 200 can visualize and display the operating status of the plasma processing apparatus 1 using the display device. Furthermore, the storage unit stores a process control program, a cleaning control program, and recipe data.

プロセッサは、プロセス用制御プログラムを実行し、ウエハWに所定のプラズマ処理を行う。また、制御部200は、クリーニング用制御プログラムを実行し、エッジリング24と、その周辺であるウエハWの外周及びカバーリング26と、のクリーニングを行う。 The processor executes a process control program to perform a predetermined plasma processing on the wafer W. The control unit 200 also executes a cleaning control program to clean the edge ring 24 and its surroundings, namely the outer periphery of the wafer W and the cover ring 26.

[クリーニング処理]
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置1が実行するクリーニング処理の一例について、図2及び図3を参照しながら説明する。図2は、本実施形態に係るクリーニング処理の一例を示すフローチャートである。図3は、本実施形態に係るクリーニング処理の一例を示すタイムチャートである。本実施形態に係るクリーニング処理方法は、制御部200により制御される。
[Cleaning process]
Next, an example of a cleaning process performed by the plasma processing apparatus 1 according to this embodiment will be described with reference to Fig. 2 and Fig. 3. Fig. 2 is a flow chart showing an example of the cleaning process according to this embodiment. Fig. 3 is a time chart showing an example of the cleaning process according to this embodiment. The cleaning process method according to this embodiment is controlled by the control unit 200.

クリーニング処理は、プラズマ処理装置1によるウエハWの処理の間に実行される。クリーニング処理が行われるタイミングは、いずれかに限られるものではないが、例えば1枚のウエハW処理毎にクリーニング処理を行ってもよいし、所定枚数のウエハW処理後に一度の割合でクリーニング処理を行ってもよい。クリーニング処理は、定期的又は不定期に行ってもよい。また、25枚のウエハWが収納されたロットの開始直前に行ってもよいし、ロットの終了直後に行ってもよいし、ロット間のアイドル中に行ってもよい。また、本処理が開始される前にウエハWの搬出が行われ、静電チャック20にウエハWが載置されていない状態で以下のクリーニング処理が開始される。 The cleaning process is performed during the processing of the wafers W by the plasma processing apparatus 1. The timing of the cleaning process is not limited to any one of the above, but may be, for example, a cleaning process performed after each wafer W is processed, or a cleaning process may be performed once after a predetermined number of wafers W are processed. The cleaning process may be performed periodically or irregularly. It may also be performed immediately before the start of a lot containing 25 wafers W, immediately after the end of the lot, or during an idle period between lots. The wafers W are removed before this process is started, and the following cleaning process is started with no wafers W placed on the electrostatic chuck 20.

本処理が開始されると、制御部200は、排気部80により処理容器10内を所定の圧力まで真空引きする(ステップS10)。次に、制御部200は、ガス供給部66からOガスを供給し、処理容器10内を調圧する(ステップS12)。Oガスは、クリーニングガスの一例であり、クリーニングガスは、Oを含むガスであれば、Oガスに限られず、オゾンガスであってもよいる。 When this process is started, the control unit 200 evacuates the inside of the processing vessel 10 to a predetermined pressure by the exhaust unit 80 (step S10). Next, the control unit 200 supplies O2 gas from the gas supply unit 66 and adjusts the pressure inside the processing vessel 10 (step S12). O2 gas is an example of a cleaning gas, and the cleaning gas is not limited to O2 gas and may be ozone gas as long as it contains O.

次に、制御部200は、第1の高周波電源48から出力したHFパワーを載置台16に印加する(ステップS14)。次に、制御部200は、電源94から出力した、-500V以上であって0よりも小さい直流電圧を載置台16に印加する(ステップS16)。 Next, the control unit 200 applies the HF power output from the first high frequency power supply 48 to the mounting table 16 (step S14). Next, the control unit 200 applies a DC voltage of -500 V or more and less than 0 V output from the power supply 94 to the mounting table 16 (step S16).

次に、制御部200は、所定時間が経過したかを判定し(ステップS18)、所定時間が経過するまでステップS16の処理を実行し、所定時間が経過したらステップS20に進む。 Next, the control unit 200 determines whether a predetermined time has elapsed (step S18), executes the process of step S16 until the predetermined time has elapsed, and proceeds to step S20 once the predetermined time has elapsed.

次に、制御部200は、ステップS20において、電源94からの直流電圧の印加を停止する。次に、制御部200は、HFパワーの印加を停止し(ステップS22)、排気部80による排気及び調圧を停止し、Oガスの供給を停止し(ステップS24)、本処理を終了する。 Next, in step S20, the control unit 200 stops the application of the DC voltage from the power source 94. Next, the control unit 200 stops the application of the HF power (step S22), stops the exhaust and pressure adjustment by the exhaust unit 80, stops the supply of O2 gas (step S24), and ends this process.

以上に説明した本実施形態に係るクリーニング処理によれば、図3(a)に示すように、Oガスの供給(Gas ON)、HFパワーの印加(RF ON)、直流電圧の印加(DC ON)はほぼ同時に行われる。ただし、HFパワーの印加は、直流電圧の印加よりも前に行われてもよい。Oガスの供給の停止(Gas OFF)、HFパワーの印加の停止(RF OFF)、直流電圧の印加の停止(DC OFF)についてもほぼ同時に行われる。ただし、HFパワーの印加の停止は、直流電圧の印加の停止よりも後に行われてもよい。 According to the cleaning process according to the present embodiment described above, as shown in FIG. 3A, the supply of O2 gas (Gas ON), the application of HF power (RF ON), and the application of DC voltage (DC ON) are performed almost simultaneously. However, the application of HF power may be performed before the application of DC voltage. The supply of O2 gas is stopped (Gas OFF), the application of HF power is stopped (RF OFF), and the application of DC voltage is stopped (DC OFF) almost simultaneously. However, the application of HF power may be stopped after the application of DC voltage is stopped.

本実施形態に係るクリーニング処理では、OガスがHFパワーによりプラズマ化し、プラズマ生成空間10SにOプラズマが生成された状態で、エッジリング24に負の直流電圧が印加される。これにより、図4に示すように、プラズマ中の正のイオンが負の直流電圧が印加されたエッジリング24と、ウエハWの外周及びカバーリング26とに引き込まれる。 In the cleaning process according to this embodiment, O2 gas is converted into plasma by HF power, and in a state in which O2 plasma is generated in the plasma generating space 10S, a negative DC voltage is applied to the edge ring 24. As a result, as shown in FIG. 4, positive ions in the plasma are attracted to the edge ring 24 to which the negative DC voltage is applied, the outer periphery of the wafer W, and the cover ring 26.

これにより、イオンの物理的衝突によってエッジリング24、ウエハWの外周及びカバーリング26に付着した反応生成物が剥がされる。剥がされた反応生成物は、排気部80から排気され、処理容器10の外部に除去される。 As a result, reaction products adhering to the edge ring 24, the outer periphery of the wafer W, and the cover ring 26 are peeled off by physical collision of the ions. The peeled off reaction products are exhausted from the exhaust section 80 and removed to the outside of the processing vessel 10.

以上により、プラズマが生成された状態でエッジリング24に負の直流電圧を印加することで、図4の領域Arに示すウエハWの外周、エッジリング24及びカバーリング26のクリーニング対象に付着したパーティクルを効果的に除去できる。 As a result, by applying a negative DC voltage to the edge ring 24 while plasma is generated, particles adhering to the outer periphery of the wafer W, the edge ring 24, and the cover ring 26, which are the objects to be cleaned, shown in area Ar in Figure 4, can be effectively removed.

なお、図3(b)に示すように、Oガスの供給、HFパワーの印加を行った後、直流電圧を印加しない状態(DC OFF)でOプラズマによりクリーニング処理を行い、途中で直流電圧を印加して引き続きクリーニング処理を行ってもよい。これによれば、直流電圧が印加されていない間、Oプラズマ中のラジカルによって主に化学的にクリーニングが行われ、直流電圧が印加された後、Oプラズマ中のイオンによる物理的なクリーニングが実行される。これによっても、クリーニング対象に付着したパーティクルを効率よく除去でき、クリーニング効果を高めることができる。更に、図3(b)に示す直流電圧のオンのタイミングとオフのタイミングとを逆にしてもよい。これによっても、直流電圧が印加されている間、Oプラズマ中のイオンによって主に物理的なクリーニングが行われ、直流電圧が印加されていない間、Oプラズマ中のラジカルによって主に化学的なクリーニングが行われる。これによっても、クリーニング効果を高めることができる。 As shown in FIG. 3(b), after O2 gas is supplied and HF power is applied, a cleaning process may be performed by O2 plasma without applying a DC voltage (DC OFF), and a DC voltage may be applied in the middle to continue the cleaning process. According to this, while the DC voltage is not applied, chemical cleaning is mainly performed by radicals in the O2 plasma, and after the DC voltage is applied, physical cleaning is performed by ions in the O2 plasma. This also makes it possible to efficiently remove particles attached to the cleaning target, and to improve the cleaning effect. Furthermore, the timing of turning on and off the DC voltage shown in FIG. 3(b) may be reversed. This also makes it possible to mainly perform physical cleaning by ions in the O2 plasma while the DC voltage is applied, and mainly perform chemical cleaning by radicals in the O2 plasma while the DC voltage is not applied. This also makes it possible to improve the cleaning effect.

なお、本実施形態におけるクリーニング処理では、載置台16にウエハWを載置しない、状態で実行されるウエハレスドライクリーニング(WLDC)が実行された。この場合、載置台16にウエハWが載置されていないため、静電チャック20の表面がプラズマに暴露される。このため、プラズマにより静電チャック20にダメージを与えないように、電源94から印加される負の電圧は、-500V以上の電圧であって0Vよりも小さい電圧であることが好ましい。 In the cleaning process in this embodiment, waferless dry cleaning (WLDC) was performed without placing a wafer W on the mounting table 16. In this case, since no wafer W is placed on the mounting table 16, the surface of the electrostatic chuck 20 is exposed to plasma. Therefore, in order to prevent the electrostatic chuck 20 from being damaged by the plasma, it is preferable that the negative voltage applied from the power supply 94 is a voltage of -500 V or more and less than 0 V.

ただし、本実施形態におけるクリーニング処理は、載置台16にダミーウエハ等を載置した状態で実行してもよい。この場合、静電チャック20の表面はプラズマに暴露されないため、クリーニング処理時に静電チャック20へのダメージは生じ難い。このため、この場合には電源94から-500V以下の負の電圧を印加してもよい。 However, the cleaning process in this embodiment may be performed with a dummy wafer or the like placed on the mounting table 16. In this case, the surface of the electrostatic chuck 20 is not exposed to plasma, so the electrostatic chuck 20 is less likely to be damaged during the cleaning process. For this reason, in this case, a negative voltage of -500 V or less may be applied from the power supply 94.

[効果]
最後に、本実施形態に係るクリーニング処理の効果の一例について、図5を参照しながら説明する。図5は、一実施形態に係るクリーニングの効果を擬似的に得るための実験を行った結果を示す図である。この実験では、図5(a)に示すようにエッジリング24上に有機膜Tを形成した状態でエッチングを行った。そして、有機膜Tのエッチングレートを測定することで、エッジリング24上の反応生成物のクリーニングの効果を擬似的に検証した。このときのプロセス条件は以下である。
[effect]
Finally, an example of the effect of the cleaning process according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a diagram showing the results of an experiment for simulating the cleaning effect according to one embodiment. In this experiment, as shown in FIG. 5(a), etching was performed in a state in which an organic film T was formed on the edge ring 24. Then, the etching rate of the organic film T was measured to simulate the effect of cleaning the reaction product on the edge ring 24. The process conditions at this time were as follows.

<プロセス条件>
ガス種 Oガス
HFパワー ON
LFパワー OFF
上記プロセス条件において有機膜Tをエッチングしたときのエッチングレートを図5(b)に示す。図5(b)の右に示すエッジリング24に直流電圧を印加した場合(DC=-100V)のエッチングレートは、図5(b)の左に示すエッジリング24に直流電圧を印加しなかった場合(DC=0V)のエッチングレートよりも2割以上アップした。
<Process conditions>
Gas type: O2 gas HF power ON
LF power OFF
Fig. 5B shows the etching rate when the organic film T was etched under the above process conditions. The etching rate when a DC voltage was applied to the edge ring 24 (DC = -100 V) shown on the right side of Fig. 5B was 20% or more higher than the etching rate when no DC voltage was applied to the edge ring 24 (DC = 0 V) shown on the left side of Fig. 5B.

以上から、プラズマが生成された状態でエッジリング24に負の直流電圧を印加することで、エッジリング24にイオンを引き込み、エッジリング24及びその周辺のクリーニング効果を効果的に高めることができることがわかる。 From the above, it can be seen that by applying a negative DC voltage to the edge ring 24 while plasma is generated, ions can be attracted to the edge ring 24, effectively enhancing the cleaning effect of the edge ring 24 and its surroundings.

なお、本実施形態に係るクリーニング処理方法では、HFパワーを印加してガスをプラズマ化した状態でエッジリング24に負の直流電圧を印加してイオンを引き込み、エッジリング24及びその周辺のクリーニングを行う。 In addition, in the cleaning method according to this embodiment, HF power is applied to convert the gas into plasma, and then a negative DC voltage is applied to the edge ring 24 to attract ions, thereby cleaning the edge ring 24 and its surroundings.

しかしながら、これに限られず、HFパワーを印加してガスをプラズマ化した状態でエッジリング24にLFパワー又はLFパワーと同程度の周波数のRFパワーをエッジリング24印加して、エッジリング24及びその周辺のクリーニングを行ってもよい。更に、HFパワーを印加してガスをプラズマ化した状態でエッジリング24にLFパワー又はLFパワーと同程度の周波数のRFパワーを印加し、かつ、エッジリング24に直流電圧を印加して、エッジリング24及びその周辺のクリーニングを行ってもよい。 However, this is not limited to the above, and LF power or RF power with a frequency similar to that of the LF power may be applied to the edge ring 24 after applying HF power to turn the gas into plasma, thereby cleaning the edge ring 24 and its surroundings. Furthermore, LF power or RF power with a frequency similar to that of the LF power may be applied to the edge ring 24 after applying HF power to turn the gas into plasma, and a DC voltage may be applied to the edge ring 24 to clean the edge ring 24 and its surroundings.

また、負に帯電した粒子に対しては正の直流電圧を印加することでクリーニングを行うこともできる。 Also, negatively charged particles can be cleaned by applying a positive DC voltage.

また、本実施形態に係るクリーニング処理方法では、プラズマ生成用の高周波としてHFパワーを用いたが、LFパワー又はマイクロ波パワーを用いてもよい。 In addition, in the cleaning processing method according to this embodiment, HF power is used as the high frequency power for generating plasma, but LF power or microwave power may also be used.

今回開示された一実施形態に係るクリーニング処理方法及びプラズマ処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。 The cleaning method and plasma processing apparatus according to the disclosed embodiment should be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The above-described embodiment can be modified and improved in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims. The matters described in the above-described embodiments can be configured in other ways without any contradiction, and can be combined without any contradiction.

本開示のプラズマ処理装置は、ALD(Atomic Layer Deposition )装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。 The plasma processing apparatus disclosed herein can be applied to any type of apparatus, including ALD (Atomic Layer Deposition) apparatus, Capacitively Coupled Plasma (CCP), Inductively Coupled Plasma (ICP), Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma (ECR), and Helicon Wave Plasma (HWP).

1 …プラズマ処理装置
10…処理容器
16…載置台(下部電極)
20…静電チャック
24…エッジリング
26…カバーリング
34…シャワーヘッド(上部電極)
48…第1の高周波電源
50…電源
66…ガス供給部
80…排気部
82…APCバルブ
83…TMP
84…ドライポンプ
90…第2の高周波電源
94…電源
200…制御部
1 ... plasma processing apparatus 10 ... processing vessel 16 ... mounting table (lower electrode)
20...electrostatic chuck 24...edge ring 26...cover ring 34...shower head (upper electrode)
48... First high frequency power source 50... Power source 66... Gas supply unit 80... Exhaust unit 82... APC valve 83... TMP
84... dry pump 90... second high frequency power source 94... power source 200... control unit

Claims (15)

(a)処理容器内で基板をプラズマ処理する工程と、
(b)前記(a)の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
(c)前記処理容器内にて基板を載置する第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極とのいずれかにプラズマ生成用の高周波電力を供給する工程と、
(d)前記基板の周囲に設けられたエッジリングに負の電圧を印加する工程と、
(e)前記第1電極に前記基板又はダミーウエハを載置した状態で、前記クリーニングガスからプラズマを生成し、前記プラズマにより、前記基板の外周及び前記エッジリングに付着した反応生成物を除去するクリーニング処理を行う工程と、
を有するクリーニング方法。
(a) plasma processing a substrate in a processing chamber;
(b) after (a), supplying a cleaning gas into the processing vessel;
(c) supplying high frequency power for generating plasma to either a first electrode on which a substrate is placed in the processing chamber or a second electrode opposed to the first electrode;
(d) applying a negative voltage to an edge ring disposed around the substrate;
(e) performing a cleaning process in which, with the substrate or a dummy wafer placed on the first electrode, plasma is generated from the cleaning gas , and reaction products adhering to the outer periphery of the substrate and the edge ring are removed by the plasma;
The cleaning method according to claim 1,
処理容器と、
前記処理容器内で第1電極として機能し、基板を載置する載置台と、
前記基板を囲むように、前記載置台上に配置されるエッジリングと、
前記載置台に対向して配置され、プラズマ生成部を構成する第2電極と、
を含むプラズマ処理装置のクリーニング方法であり、
(a)前記処理容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
(b)前記第2電極にプラズマ生成用の高周波電力供給する工程と、
(c)前記エッジリングに負の電圧を印加する工程と、
(d)前記クリーニングガスからプラズマを生成し、前記プラズマにより、前記基板の外周及び前記エッジリングに付着した反応生成物を除去するクリーニング処理を行う工程と、
を有するクリーニング方法。
A processing vessel;
a mounting table that functions as a first electrode in the processing chamber and supports a substrate thereon;
an edge ring disposed on the mounting table so as to surround the substrate;
A second electrode that is disposed opposite the mounting table and constitutes a plasma generating unit;
A method for cleaning a plasma processing apparatus, comprising:
(a) supplying a cleaning gas into the processing vessel;
(b) supplying high frequency power for generating plasma to the second electrode;
(c) applying a negative voltage to the edge ring;
(d) generating plasma from the cleaning gas and performing a cleaning process to remove reaction products adhering to the outer periphery of the substrate and the edge ring by using the plasma;
The cleaning method according to claim 1,
前記クリーニング処理を行う工程は、前記載置台に基板を載置しない、
請求項2に記載のクリーニング方法。
The step of performing the cleaning process includes placing a substrate on the placement table .
The cleaning method according to claim 2 .
前記エッジリングに負の電圧を印加する工程は、負の直流電圧を印加する、
請求項1~3のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
the step of applying a negative voltage to the edge ring includes applying a negative DC voltage;
The cleaning method according to any one of claims 1 to 3.
前記エッジリングに負の電圧を印加する工程は、-500V以上の電圧であって、0Vよりも小さい電圧を印加する、
請求項4に記載のクリーニング方法。
the step of applying a negative voltage to the edge ring includes applying a voltage of −500 V or more and less than 0 V;
The cleaning method according to claim 4.
前記エッジリングに負の電圧を印加する工程は、-500V以下の電圧を印加する、
請求項4に記載のクリーニング方法。
The step of applying a negative voltage to the edge ring applies a voltage of −500 V or less.
The cleaning method according to claim 4.
前記エッジリングに負の電圧を印加する工程は、前記プラズマ生成用の高周波電力よりも低い周波数を有する高周波電力を前記エッジリングにさらに供給する、
請求項1~6のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
The step of applying a negative voltage to the edge ring further includes supplying a high-frequency power having a frequency lower than that of the high-frequency power for generating the plasma to the edge ring.
The cleaning method according to any one of claims 1 to 6.
前記クリーニングガスは、酸素含有ガスである、
請求項1~7のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
The cleaning gas is an oxygen-containing gas.
The cleaning method according to any one of claims 1 to 7.
(f)前記クリーニング処理を行う工程の開始後、所定時間が経過したか否かを判定する工程と、
(g)前記判定する工程において、所定時間が経過したと判定した場合に、前記クリーニングガスの供給、前記プラズマ生成用の高周波電力の供給及び前記負の電圧の印加を停止する工程と、を更に有する、
請求項1~8のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
(f) determining whether a predetermined time has elapsed after the start of the cleaning process ;
(g) stopping the supply of the cleaning gas, the supply of the high frequency power for plasma generation, and the application of the negative voltage when it is determined in the determining step that a predetermined time has elapsed.
The cleaning method according to any one of claims 1 to 8.
前記()において、前記クリーニングガスの供給の停止、前記プラズマ生成用の高周波電力の供給の停止及び前記負の電圧の印加の停止を同時に行う、
請求項9に記載のクリーニング方法。
In the step ( g ), the supply of the cleaning gas, the supply of the high frequency power for plasma generation, and the application of the negative voltage are stopped simultaneously.
The cleaning method according to claim 9.
前記()において、前記負の電圧の印加を停止した後に、前記プラズマ生成用の高周波電力の供給を停止する、
請求項9に記載のクリーニング方法。
In the step ( g ), after the application of the negative voltage is stopped, the supply of high frequency power for generating the plasma is stopped.
The cleaning method according to claim 9.
前記プラズマ生成用の高周波電力を供給する工程、前記エッジリングに負の電圧を印加する工程及び前記クリーニング処理を行う工程を同時に行う、
請求項1~11のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
the step of supplying high frequency power for generating plasma , the step of applying a negative voltage to the edge ring, and the step of performing the cleaning process are performed simultaneously;
The cleaning method according to any one of claims 1 to 11.
前記プラズマ生成用の高周波電力を供給する工程の後に前記エッジリングに負の電圧を印加する工程を行う、
請求項1~11のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
a step of applying a negative voltage to the edge ring is performed after the step of supplying high frequency power for generating plasma .
The cleaning method according to any one of claims 1 to 11.
処理容器と、
前記処理容器内にて基板を載置する第1電極と、
前記第1電極に対向する第2電極と、
前記基板の周囲に設けられるエッジリングと、
制御部と、を有するプラズマ処理装置であって、
前記制御部は、
(a))処理容器内で基板をプラズマ処理する工程と、
(b)前記(a)の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
(c)前記第1電極と前記第2電極とのいずれかにプラズマ生成用の第1の高周波電力を供給する工程と、
(d)前記エッジリングに負の電圧及び/又は前記第1の高周波電力よりも低い周波数を有する第2の高周波電力を供給する工程と、
(e)前記第1電極に前記基板又はタミーウエハを載置した状態で、前記クリーニングガスからプラズマを生成し、前記プラズマにより、前記基板の外周及び前記エッジリングに付着した反応生成物を除去するクリーニング処理を行う工程と、
を制御する、プラズマ処理装置。
A processing vessel;
a first electrode on which a substrate is placed within the processing chamber;
a second electrode facing the first electrode;
an edge ring disposed around the periphery of the substrate;
A plasma processing apparatus having a control unit,
The control unit is
(a)) subjecting a substrate to plasma processing in a processing chamber;
(b) after (a), supplying a cleaning gas into the processing vessel;
(c) supplying a first high frequency power for generating plasma to either the first electrode or the second electrode;
(d) supplying a negative voltage and/or a second radio frequency power having a frequency lower than the first radio frequency power to the edge ring;
(e) performing a cleaning process in which, with the substrate or tammy wafer placed on the first electrode, plasma is generated from the cleaning gas, and reaction products adhering to the outer periphery of the substrate and the edge ring are removed by the plasma;
The plasma processing apparatus controls the
処理容器と、
前記処理容器内で第1電極として機能し、基板を載置する載置台と、
前記基板を囲むように、前記載置台上配置されるエッジリングと、
前記載置台に対向して配置され、プラズマ生成部を構成する第2電極と、
制御部と、を有するプラズマ処理装置であって、
前記制御部は、
(a)前記処理容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
(b)前記第2電極にプラズマ生成用の第1の高周波電力を供給する工程と、
(c)前記エッジリングに負の電圧及び/又は前記第1の高周波電力よりも低い周波数を有する第2の高周波電力を供給する工程と、
(d)前記クリーニングガスからプラズマを生成し、前記プラズマにより、前記基板の外周及び前記エッジリングに付着した反応生成物を除去するクリーニング処理を行う工程と、
を制御する、プラズマ処理装置。
A processing vessel;
a mounting table that functions as a first electrode in the processing chamber and supports a substrate thereon;
an edge ring disposed on the mounting table so as to surround the substrate ;
A second electrode that is disposed opposite the mounting table and constitutes a plasma generating unit ;
A plasma processing apparatus having a control unit,
The control unit is
(a) supplying a cleaning gas into the processing vessel;
(b) supplying a first high frequency power for generating plasma to the second electrode;
(c) supplying a negative voltage and/or a second high frequency power having a frequency lower than the first high frequency power to the edge ring;
(d) generating plasma from the cleaning gas and performing a cleaning process to remove reaction products adhering to the outer periphery of the substrate and the edge ring by using the plasma;
The plasma processing apparatus controls the
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